中國鋁業股份有限公司蘭州分公司自備電廠脫硝改造可研報告匯總-資料下載頁

【導讀】項目建設的防治措施原則.................錯誤!項目生產過程中主要危險因素分析..........錯誤!

　　

【正文】 第 28 頁 表 不同型式催化劑的特性比較 比較項目 板式 蜂窩式 波紋型 基材成型 不銹鋼金屬網板 整體擠壓成型 陶瓷纖維 或玻璃纖維 比表面積 ○－ ○ ○＋ 通流面積 ○＋ ○ ○－ 活性系數 ○－ ○ ○＋ 抗堵塞性 ○＋ ○－ ○－ 抗粉塵沖刷性 ○ ○－ ○＋ 吹灰器頻率 ○＋ ○－ ○－ 壓力損失 ○－ ○ ○＋ 抗 SO2/SO3 轉化率 ○＋ ○ ○ 抗熱沖擊性 ○＋ ○ ○－ 單位體積模塊重量 ○－ ○ ○＋ 整體脫硝效率 ○＋ ○＋ ○＋ 被其他催化劑替換 ○＋ ○ ○－ 備注： ○＋ 性能好； ○性能尚可； ○－ 性能差。 催化劑的比表面積是單位體積的催化劑的幾何表面積。蜂窩式催化劑的比表面積比板式催化劑大。由于脫硝反應是氣相反應，需要大量的反應面積。在同樣的煙氣條件下，比表面積大就表示所需要的催化劑體積量少，反應器尺寸和相應的鋼結構也較小。但蜂窩催化劑的單位價格較高，盡 管體積數較小，總投資不一定就低。 蜂窩式催化劑的相鄰蜂窩孔隙的中心距，即節距。節距的大小取決于煙氣中的含塵量。高粉塵含量時選擇大節距的結構，以減少催化劑被粉塵堵塞的發生。由于制造工藝的原因，蜂窩式催化劑可以在不改變催化劑外部尺寸的情況下，較容易地改變節距，適應不同的應用場合。但由于蜂窩催化劑與煙氣接觸的邊界較多，因而比板式催化劑更容易堵塞。 中國 鋁業股份有限公司 蘭州分公司 自備電廠 脫硝改造工程 可行性研究報告 可行性研究設計階段 第 29 頁 在工程實踐中通常要根據煙氣的灰塵含量、煙氣成份、流速等來選擇催化劑的類型。通常在燃煤鍋爐高粉塵段布置中多采用板式和蜂窩式催化劑，而且本工程的燃燒煤中含灰量不大，板式和蜂 窩式催化劑均可以采用。最終型式可通過招標選用中標商成熟技術。 還原劑選擇 脫硝 SCR 工藝的還原劑為氨氣，一般通過液氨蒸發或由氨水、尿素間接制備獲得。根據原料的不同，脫硝還原劑制備工藝主要有：液氨法、氨水法、尿素水解法、尿素熱解法。在脫硝還原劑制備工藝的選擇上應充分比較安全性、經濟性、系統維護方便性及環保要求等方面的因素。采用液氨法和氨水法制備還原劑具有工藝簡單、能耗低、維護方便等特點。但液氨和氨水都是有毒物質，其運輸和儲存都屬于重大危險源，具有較大的安全風險。當采用液氨法制備脫硝還原劑時，應在前 期工作中先取得液氮（氨水）的運輸線路許可、液氮（氨水）儲存的安全性評估、及環評認證等支持性文件。還應在后期工作中向危險化學品使用登記機構進行登記注冊，取得危險化學品使用登記證。采用尿素制備還原劑時，從尿素的運輸、儲存及最終制成還原劑都非常安全，但該工藝系統復雜、經濟性較差、系統維護量大。 綜上所述，在還原劑制備工藝的選擇上，只要能在安全性評估、環評認證及危險化學品運輸方面獲得相關支持性文件，采用液氨法在經濟性、系統維護方便性方面大大優于尿素分解法，本可研建議使用液氨作為 SCR 脫硝系統的還原劑。 反應過程 采用選擇性催化還原技術，即在反應器入口煙道中噴入氨蒸汽，氨蒸汽與煙氣充分混合后進入裝有催化劑的反應器，在催化劑的作用下發生還原反應，實現脫出氮氧化物。煙氣中的氮氧化物通常由 95%的 NO和 5%的 NO2組成，化學反應式如下： 4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O 4NH3+2NO2+O2 3N2+6H2O 系統描述 自氨儲存區的氨氣與稀釋風機來的空氣通過氨 /空氣混合器充分混合，混合氣體進入氨注入格柵及氨 /煙氣混合器與鍋爐尾部煙氣充分混合，混合煙氣經過整流后，進入SCR 反 應器，在 SCR 反應器內氨與氮氧化物反應生成氮氣和水。 溫度測量點位于 SCR 反應器進口。 SCR 反應器操作溫度為： 280～ 410℃，當煙氣溫中國 鋁業股份有限公司 蘭州分公司 自備電廠 脫硝改造工程 可行性研究報告 可行性研究設計階段 第 30 頁 度過高或過低時，系統立即切斷氨氣供給。在 SCR 進出口設置 NOX， O2監視分析儀，在SCR 出口設置 NH3 監視分析儀。 設備描述 煙道系統 鍋爐省煤器出口煙氣進入 SCR系統，經過 SCR 處理的煙氣進入鍋爐空氣預熱器、靜電除塵器和引風機，最后進入 FGD 系統。 煙道橫截面為矩形，設有膨脹節。脫硝系統自帶煙氣接口處的膨脹節以吸收鍋爐膨脹量，連接煙道的部分重量需由 鍋爐鋼架支撐。 SCR 反應器 反應器安裝在金屬構架平臺上，截面成矩形，并且由起到加強作用的鋼板托起，反應器的載荷通過它的側墻均勻地分布，向下傳遞，利用它的彈性和滑動軸承墊傳到它的支撐結構上。 SCR 反應器被固定在中心并可向外膨脹，產生最小的水平膨脹位移。反應器外壁一側在催化劑層處有檢修門，用于將催化劑模塊裝入催化劑層。每個催化劑層都設有人孔，在停運時允許進入檢查催化劑模塊。 吹灰器裝在每個催化劑層的上方，以吹掉催化劑上的塵埃。 催化劑填裝系統 采用以下兩種方法可將催化劑模塊移到催化 劑層的安裝平臺： 1）起重機：使用提升繩將催化劑連接到起重機，提升至高出目標平面，并利用起重機將催化劑移到裝料門。 2）升降機（電梯）：模塊卸載入升降機，升降機提升至需要的平臺并送入裝料門。 本工程擬采用電動起重機方案。 氨注射系統 氨儲存區域貯罐中的液氨送到蒸發器中蒸發產生氣態氨，氣態氨被稀釋空氣稀釋后，經氨注射柵格注入 SCR 反應器入口前的煙道中。 稀釋組件 —— 配有稀釋空氣風機，產生氨 /空氣混合氣體。 氨注射柵格（ AIG） —— 安裝于通向 SCR 的煙道內部帶有注射噴嘴的柵格，柵格噴入的氨流量與 NOX濃度匹配。 設備選擇 SCR 反應器 中國 鋁業股份有限公司 蘭州分公司 自備電廠 脫硝改造工程 可行性研究報告 可行性研究設計階段 第 31 頁 煙氣流方向 垂直 材料 碳鋼 反應器總數 2套 /爐 觸媒總層數 2（初始層） +1（預備層） =3 脫硝催化劑 項 目 單 位 規 格 型式 蜂窩或板式 活性溫度范圍 310～ 420 加裝附加層年數 年 3 加裝附加層所需時間 天 10 加裝附加層到更換第一次更換催化劑時間 年 4 更換一層催化劑所需時間 天 10 煙氣流速 m/s AIG(氨注入柵格 )及氨 /煙氣混合 器 氨注入柵格包含有注射噴嘴的集管和支管。良好的設計能保證氨氣和煙氣充分地混合，并防止噴嘴的灰塵堵塞。每根支管都有一個流量調節閥、節流孔以及壓力計的閥門連接。供氣集管設有壓力顯示儀。 氨氣 /煙氣混合器置于 AIG(氨注入柵格 )的下游以保證氨氣的完全混合。此設備由碳鋼制的水平與垂直管道柵格組成。 氨的稀釋空氣供應裝置 為噴氨安裝 2臺稀釋空氣風機，一運一備，滿足稀釋空氣的供應要求。擬采用離心式或羅茨風機。 催化劑單元裝載用電動吊具，一臺鍋爐 1 套。 還原劑用量 還原劑采用液氨方 案 : 液氨品質符合國家標準 GB53688《液體無水氨》技術指標的要求 ,詳見下表 : 中國 鋁業股份有限公司 蘭州分公司 自備電廠 脫硝改造工程 可行性研究報告 可行性研究設計階段 第 32 頁 指標名稱 單位 合格品 備注 氨含量 % 殘留物含量 % 重量法 水份 % 油含量 mg/kg 重量法 紅外光譜法 鐵含量 mg/kg 密度 Kg/L 25℃時 沸點 ℃ 標準大氣壓 三臺機組脫硝劑 (液氨 )的消耗量如下 (B－ MCR 工況 )： 項 目 單位 數量（一臺爐） 數量（三臺爐） 每小時液氨的消耗量 kg 115 345 每天液氨的消耗量 (20小時 ) kg 2300 6900 每年液氨的消耗量 (6000小時 ) 179。 103 kg 690 2070 還原劑采用尿素方案 三臺機組脫硝劑 (尿素 )的消耗量如下 (B－ MCR 工況 )： 項 目 單位 數量（一臺爐） 數量（三臺爐） 每小時尿素的消耗量 kg 203 609 每天尿素的消耗量 (20小時 ) kg 4060 12180 每年尿素的消耗量 (6000小時 ) 179。 103 kg 1218 3654 爐后脫硝區域脫硝島主要接口 爐后 SCR 區所需蒸汽、儀用與廠用壓縮空氣等管道可就近從相應系統接入。 還原劑來源及運輸 電廠本期脫硝液氨用量為 1890t/a，尿素用量為 3326t/a。 如果還原劑采用尿素，中國石油蘭州石化公司、劉家峽化肥廠均有充足的產能，運距均在 50km 之內；如果采用液氨，中國石油蘭州石化公司、劉家峽化肥廠雖然有液氨，但作為生產尿素的原料，兩個單位均不出售。地處中國 鋁業股份有限公司 蘭州分公司 自備電廠 脫硝改造工程 可行性研究報告 可行性研究設計階段 第 33 頁 蘭州市區的大唐西固熱電廠、國電范萍電廠脫硝已投運，還原劑均為液氨，供應單位是蘭州市一些小 化工企業，產量有限，故本工程液氨來源需進一步落實。 本工程最終采用液氨還是尿素作為還原劑，建設單位應根據安全評價的意見，以及市場供應情況盡快確定并簽訂供貨協議。 脫硝改造工程設想 總平面布置 電廠位置 中鋁蘭州分公司 3x300MW 自備電廠工程位于甘肅省蘭州市紅古區平安鎮崗子村，現中鋁蘭州分公司 連海 廠區 西北約 處。 脫硝改造工程項目建設場地位于電廠廠區內。 廠區總平面布置 廠區橫軸線平行于廠址南側的天然氣管線，電廠建筑坐標與 1954 年北京坐標系北偏東 37176。主廠 房固定端朝東，擴建端向西，汽機房朝北。廠區由北向南采用升壓站、空冷平臺、主廠房三列式布置。主廠房固定端朝東，擴建端朝西，煤場位于廠區的東南側，輸煤棧橋從主廠房固定端進入煤倉間。 方案一：采用液氨方案 脫硝液氨儲存區尺寸 ，布置在生活污水泵房和地理式生活污水處理設施以東，汽車卸煤溝西側區域，規劃用地面積約 。（最終以液氨貯存布置詳圖進行規劃確定）。 脫硝液氨儲存區四周設有消防通道，部分利用廠區已有道路，另需新建 4m 寬混凝土道路約 100m。 方案二：采用尿素方案 脫硝尿素儲存區 尺寸 ，布置在 1引風機以南，脫硫區東側區域，電氣配電間布置在脫硝尿素儲存區東北側空地，此方案規劃用地面積約 。（最終以尿素貯存布置詳圖進行規劃確定）。 脫硝尿素儲存區設有消防通道，利用廠區已有道路。 中國 鋁業股份有限公司 蘭州分公司 自備電廠 脫硝改造工程 可行性研究報告 可行性研究設計階段 第 34 頁 還原劑儲存制備系統 液氨法 系統概述 本工程如采用液氨來制備脫硝還原劑，儲存與供應系統按省煤器出口 NOx 濃度為350mg/Nm3，脫硝效率 72%設計。本期工程三臺爐液氨小時耗量約為 345kg。 液氨儲存制備系統包括液氨卸料壓縮機、液氨貯罐、液氨蒸發器、氨氣緩沖 槽、氨氣稀釋槽、廢水泵、廢水池等。本工程液氨儲存和氨制備系統按照本期三臺 300MW 機組設計。此套系統提供氨氣供脫硝反應使用。 液氨由供貨廠用專用液氨槽車運送到電廠，利用液氨卸料壓縮機將液氨由槽車輸入儲氨罐內，儲槽中的液氨輸送到液氨蒸發槽內蒸發為氨氣，經氨氣緩沖槽來控制一定的壓力及其流量，然后與稀釋空氣在混合器中混合均勻，再送達脫硝系統。氨系統緊急排放的氨氣則排入氨氣稀釋槽中，經水的吸收排入廢水池，由廢水泵送至廠區廢水池內。 系統主要設備 卸料壓縮機 液氨槽車運送到氨儲存區域， 壓縮機抽取液氨貯罐頂氣相氨，經分離器后，進入壓縮機壓縮，壓縮機出口氣體氨打入槽車頂部將槽車底部液氨壓入氨貯罐，完成液氨卸載過程。液氨卸完后，將軟管內剩液排入氨稀釋罐。氨貯罐設有壓力、報警，液面指示、顯示、報警，高高液位報警并連鎖氨進口快速切斷閥，快速切斷閥可就地控制，也可遠方控制，以適應突變情況。 液氨貯罐 液氨貯罐的容量，應按照鍋爐 BMCR 工況，在設計條件下，連續運行 7天的最大消耗量考慮。經計算，設 50m3 液氨貯罐兩臺。 儲槽上應